PSSL全能谱饱和度测井技术在塔河油田的应用

龙 武，陶碧娥 马立新，万小勇（中石化西北油田分公司工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐830011）

PSSL全能谱饱和度测井技术在塔河油田的应用

龙 武，陶碧娥 马立新，万小勇（中石化西北油田分公司工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐830011）

针对塔河油田碎屑岩砂体分布规律性差，部分储层开发效果差，引进PSSL全能谱饱和度测井技术，求准剩余油饱和度分布。通过介绍全能谱饱和度测井原理，分析其解释基础和精细解释方法，应用现场实例说明该项技术在薄层分析和厚层细分所具有的优势，并利用该技术确定最佳射孔层位。实践证明，全能谱饱和度测井技术能够准确地评价区分油层、水淹层、水层及干层，正确区分出水淹层的级别，能较好的指导油田采取措施进行开发。

塔河油田；碎屑岩；全能谱饱和度测井；应用效果

碎屑岩储层岩性差异大，非均质性强，砂体分布规律性差，同一砂体内平面上、垂向上的孔隙结构、渗透性等都有很大差异。对于西北油田分公司目前已经开发的西达利亚油田、塔河1号、2号、9号区块普遍进入了中高含水期，在注水、注气开发过程中，产层内发生了极其复杂的变化。

由于碎屑岩储层岩性较致密，孔隙中流体引起的测井响应相对较微弱，往往被岩性的影响所淹没，使得油、气、水层识别困难程度加大。常规测井系列技术在解决储集层的水淹问题、求解剩余油饱和度等方面存在着很大的局限性，所以使用新的测井方法技术已然成为油田生产开发的必要。

针对西北油田分公司塔河油田的地质特点和生产开发状况，于2009年引进PSSL全能谱饱和度测井，目前已应用于KZ2井、S87井、S1101井、TK316井中，取得了比较明显的地质预测效果。

PSSL全能谱饱和度测井是以核物理理论为基础的一种新型的脉冲中子测井方法，其最突出的优势是集合了碳氧比、碳氢比、钆示踪中子伽马能谱、中子寿命等一系列能谱测井，多测井技术互相验证，扬长避短、相互补充，从而更加准确提供储集层的含油饱和度、孔隙度、渗透率、岩性及有效厚度等信息，并应用于完井射孔前更准确地选择层位，为酸化、压裂、补孔确定潜力层，挖掘未动用储量，对堵水进行储层评价，在水驱油田为调剖提供依据以及为油藏管理提供准确数据。

1 PSSL全能谱饱和度测井技术

1.1 PSSL全能谱饱和度测井技术原理

利用脉冲中子源按照设计的脉冲时序，向地层中发射能量为14.3MeV的快中子，与地层原子核发生各种反应，生成具有一定能量和时间分布的伽马谱或热中子谱，然后利用设计的4个BGO探测器组合，分3个模式按时间和能量分别记录非弹性散射伽马能谱、俘获伽马能谱、伽马时间谱的全谱信息，实现碳氧比－中子寿命组合、中子寿命和氧活化水流测井［1～3］。

碳氧比－中子寿命组合可以获取非弹性散射伽马能谱、俘获伽马能谱和伽马时间谱，实现碳氧比和中子寿命交会技术确定含油饱和度。可以进行元素能谱测井功能确定元素含量，实现地层岩性识别。中子寿命和氧活化水流测井可以进行含水饱和度和水流测量［2］。利用采集的数据信息还可以实现孔隙度和中子－伽马密度等测量功能，真正实现多功能脉冲中子能谱测井。

1.2 PSSL全能谱饱和度测井技术特点

1）一次下井同时测量多种参数（C/O、C/H、Cl、Gd、宏观俘获截面等），从而提高剩余油饱和度测量精度，为油田二次、三次开发提供科学依据。

2）新型的测井中子发生器其中子管的使用寿命达到300h，中子发生器的使用温度达到150℃，实现了中子发生器的锐截止、宽频带工作方式。

3）仪器动态范围大，能在较低孔隙度（10%以上）和较低矿化度（1×104mg/L以上）的情况下应用。

4）采用纵向分辨率处理技术后，适用于薄层评价和厚层细分评价。

5）测试结果能直接提供油层剩余油饱和度，实现地层岩性识别，并能进行含水饱和度和水流测量，划分水淹层，从而为完井射孔选择层位，为压裂、酸压、堵水等措施提供直接依据。

2 PSSL全能谱饱和度测井解释基础和精细解释方法

2.1 静态解释模型

利用自然伽马、自然电位、硅钙比曲线确定泥质含量；利用声波测井和硅钙比曲线确定钙质含量［4］；利用声波测井、密度测井、中子测井取极小后为总孔隙度，再由体积模型计算有效孔隙度，若未有孔隙度测井时，用H/（Si＋Ca）确定孔隙度；利用粒度中值和孔隙度确定地层空气渗透率，并转化为液体渗透率（相当于有效渗透率）。

2.2 动态解释模型

1）可动油和可动水解释模型：

式中，Swm为可动水饱和度，%；Sw为含水饱和度，%；Swir为不可动水饱和度，%；Som为可动油饱和度，%；So为含油饱和度，%；Soir为不可动油饱和度，%；S可动流体饱和度，%；Gw为可动水比例；Go为可动油比例。

2）相渗透率解释模型：

式中，Kw为水相渗透率，10－3μm2；K为地层渗透率，10－3μm2；Ko为油相渗透率，10－3μm2；λ为校正系数。

2.3 PSSL全能谱饱和度测井曲线精细解释原理

若地层或井筒中不含气，通常可用地层流体和矿物中碳与氧原子的浓度、地层孔隙度、含水饱和度、矿物体积，以及代表碳和氧井眼区域贡献的2个参数Bo和Bc直接表示出来：

式中，Foc为碳氧比计数率，cm2；A为井眼区域面积，cm2；α和β分别为地层骨架和地层烃中碳原子的浓度，mg/L；φ为地层孔隙度，%；γ和δ分别为地层骨架和地层水中氧原子浓度，mg/L；Bo和Bc分别为井眼里氧和碳密度的贡献值，mg/L，由实验室测量结果提供，对井眼响应进行校正［5］。

对于纯砂岩地层模型，地层宏观俘获截面利用体积模型计算有：

式中，Σma、Σh、Σw分别为骨架、油和地层水的宏观俘获截面，c.u。

2.4 塔河油田PSSL全能谱饱和度测井解释采用的标准

根据全能谱饱和度测井测出的地层渗透率来确定地层的产液能力，从而确定储集层类型。全能谱饱和度测井解释储集层分为5种：油层、差油层、干层、含气水层、水淹层、水层。液体渗透率小于0.01×10－3μm2为干层；（0.01～1.0）×10－3μm2为差产层；（1.0～10）×10－3μm2为产层；大于10×10－3μm2为高产层。

在此基础上根据储集层类型和用全能谱饱和度测井测出的产水率来确定地层的产液性质。由含水率确定产层的水淹情况判定标准如表1、2所示。

表1 由含水率判断差产层和产层水淹情况

表2 由含水率判断高产层和特高产层水淹情况

2.5 PSSL全能谱饱和度测井主要的应用范围

主要用于油田对剩余油和残余油饱和度的测量；中低孔隙度条件下的剩余油饱和度测量；中低矿化度条件下的剩余油饱和度测量；中低渗透率条件下的剩余油饱和度测量；井间剩余油饱和度分布监测；大斜度井及水平井中含油饱和度的测量；煤层含气识别及测量。

3 现场应用实例分析

3.1 薄层评价和厚层细分

碎屑岩储集层的中子寿命测井在地层水矿化度多变的情况下，不能准确确定地层含水饱和度；且套管、仪器多数是铁、钨、镍等重金属；宏观俘获截面普遍偏高，尽管它们是稳定的，但形成本底不容忽视［6］；地层含溶解气时，测量宏观俘获截面值偏低；扩散效应使测量宏观俘获截面值偏高，这些影响因素在薄层评价和厚层细分的时候即使精细解释也不能很好地细分。而PSSL全能谱饱和度测井基本不受地层水矿化度影响，能穿透套管、水泥环直接测量地层中的元素，进而求出地层的含油饱和度，划分薄层，所以弥补了中子寿命测井的不足。

KZ2井在2007年11月进行过中子寿命测井，后于2010年12月26日对该井4170～4205m进行了PSSL全能谱饱和度测井。全能谱饱和度测井与中子寿命方法获得的长短源距计数率和长短源距计数率比并不相同，利用KZ2井该次全能谱饱和度测井资料中俘获截面数据进行中子寿命测井二次解释，借助于碳氧比、碳钙比、碳氢比等多种测井信息资料的综合对比处理，全能谱饱和度测井在小层的划分解释中更具优势（表3）。

表3 KZ2井中子寿命测井解释结论与全能谱饱和度测井解释结论

中子寿命测井对4180～4185m测井解释为中弱水淹层，即使进行细分解释也只能分成3层；全能谱饱和度测井利用其丰富的储层信息和先进的解释方法，能够将这一储层细分为9层，对这9个层段进行精细评价。由此可见，全能谱饱和度测井方法能够对储层进行更精细和相对准确的评价，更好地指导后期措施作业。

3.2 确定最佳射孔层位

塔河油田大部分井目前仍依靠天然弹性能量或边水驱开采，但是这类油井稳产时间较短，含水上升快，在开发中后期，已进入中高含水期，且在开采时油井横向对比较差。故而要找出高含水油井的产水层，还需要深入了解该油井的潜力层位。目前所利用的测井找水技术只能针对目前的生产层进行测试，从而找出高含水层。但是对堵水后如何能够在该油井中找出产层接替，此时利用全能谱饱和度测井技术能很有效地解决这类问题。

S1101井2009年11月4日高含水关井后，为了解测量层段的油气水现状，为该地区油气分布评价提供依据，于2011年2月1日对该井4270～4295m、4415～4460m进行了全能谱饱和度测井（图1）。根据测井资料解释成果，提出对全井进行挤堵，并对4273.5～4274.7m和4433～4437m进行补孔。射孔结果测试日产油12m3，含水5%。可见利用全能谱饱和度测井资料选择最佳射孔层位，效果好。

4 效果及分析

从2009年引进全能谱饱和度测井以来，在塔河油田优选4口井，对其井段生产时间跨度大、产油能力较强、生产后期含水率高的生产井进行全能谱饱和度测井。从测试结果看，基本上都采用的是转层射孔，S1101井射孔后取得很好效果（图1）；TK316井因三叠系钻探风险较大，未进行射孔作业；S87井解释出多为水层或水淹层，仅在上部见油层，故等下步方案；KZ2井射孔后气举无产出，关井。

图1 S1101井全能谱饱和度测井解释成果图

实践证明，PSSL全能谱饱和度测井技术能够准确地评价区分油层、水淹层、水层及干层，正确区分出水淹层的级别，能较好地指导油田采取措施进行开发。

5 结 论

1）PSSL全能谱饱和度测井在薄层评价和厚层细分能力、测量精度及探测范围方面比碳氧比能谱测井和中子寿命测井等具有更大的优势，其测量速度50～60m/h，能连续稳定工作6h。

2）PSSL全能谱饱和度测井应用于完井射孔前更准确地选择层位，为酸化、压裂、补孔确定潜力层，挖掘未动用储量，在水驱油田为调剖提供依据以及为油藏管理提供准确数据。

［1］Khisamutdinov A I，Phedorin M A.Numerical method of evaluating elemental content of oil－water saturated formation based on pulsed neutron－gamma inelastic log data［J］.SPE Journal，2009，14（1）：50～53.

［2］黄隆基.放射性测井原理［M］.北京：石油工业出版社，1985.

［3］丁大钊，叶春堂，赵志祥.中子物理学（下册）［M］.北京：原子能出版社，2001.

［4］卢希庭.原子核物理［M］.第2版.北京：原子能出版社，2000.299～301.

［5］张锋.我国脉冲中子测井技术发展综述［J］.原子能科学技术，2009，43（增刊）：116～121.

［6］任晓荣，鲁保平，黄剑雄.脉冲氧活化测井技术［J］.测井技术，1999，23（5）：385～388.

Application of Poly－spectra Saturation Logging（PSSL）in Tahe Oilfield

LONG Wu，TAO Bi－e，MA Li－xin，WAN Xiao－yong（Author's Address：Engineering and Technology Research Institute of Northwest Oilfield Company，SINOPEC，Urumuqi830011，Xinjiang，China）

Due to the poor distributive regularity of clastic sandstone in Tahe Oilfield and the poor development of some reservoirs，PSSL poly－spectral saturation logging was introduced to derive a quasi－residual oil saturation distribution.By introducing the principle of poly－spectra，saturation logging and researching the basis of interpretation and the fine explaining method，field examples were used to illustrate its advantages in the analysis of thin beds and the subdivision of thick beds.And the technique was used to determine the optimal perforating horizons.Practice indicates that PSSL can be used to accurately evaluate and identify oil reservoirs，water－out reservoirs，water layers and dry layers and correctly distinguish the grade of water－out reservoirs and guide oilfield taking correct measures for oil development，it is wealthy for popularization.

Tahe Oilfield；clastic rock；poly－spectral saturation logging；application effect

P631.84

A

1000－9752（2012）08－0099－04

2012－02－06

龙武（1983－），男，2005年大学毕业，硕士，工程师，现从事动态监测及油藏评价研究工作。

［编辑］ 龙 舟